海洋油气勘探开发仍然受到海洋环境的巨大影响，人们正在思考如何摆脱和避开海洋环境影响，全流程海底工厂概念正在变成现实。全流程是指海洋油气勘探、钻完井、油气开采和油气储运的全过程。
（1）油气开采海底工厂。油气开采海底工厂是利用水下设备对从地层产出的流体在海底进行分离处理，以提高油气最终采收率，减少海面生产处理设施的投入，减少对环境产生的影响，从而实现海洋油气经济高效开发。它是一个集油气水三相分离技术、水下增压技术、处理后的原油存储海底以及产出处理后进行回注于一体的“水下油气处理厂”。从某种意义上讲，“油气开采海底工厂”可以看作是传统水下生产系统的升级Plus版。
相较于传统的水下生产系统，“油气开采海底工厂”有4 个关键系统， 分别是海底增压系统、海底气体压缩系统、海底分离与产出水回注系统、海底输配电系统。
海底增压系统。海底增压系统是海底工厂的核心，可将海底采出来的油气举升至海上平台。按照流体特性，海底增压系统可分为水下增压泵和水下压缩机。水下增压泵是较为成熟的水下生产工艺设备。BP 公司在墨西哥湾的King 油田水下增压安装水深达1670 米。通过应用水下增压泵， 预计该油田产量可提高20%，采收率可提高7%，油田的经济寿命可延长5 年。挪威的Ormenlange 气田用水下湿气压缩机将井口产出气体直接输送至120 千米以外的陆上终端。
海底气体压缩系统。海底气体压缩系统是实现挖潜剩余油气资源、提高气藏最终采收率的关键。挪威国家石油公司联合众多供应商共同研发，历时10 年，花费了大约1100 万个工时，采用了超过40 项新技术，终于在2015 年建成了全球首个海底天然气压缩系统。该技术应用于挪威海的一座气田（水深约300 米），打开了石油公司在远离海岸更深水域进行油气开发的新局面。与传统平台压缩相比，该技术除了能提升回收能源的效率外，还能显著降低能源消耗和二氧化碳的排放。
海底分离与产出水回注系统可在海底实现油、气、水的分离，使部分采用常规生产系统无法经济开采的油藏变得具有商业价值。巴西国家石油公司在坎坡斯盆地Marlim油田900米水深部署了专用于分离深水海底重质油和水的系统，该流程先进行气液分离，再进行油水分离，有效打破了浮式生产装置处理能力有限的瓶颈。该系统采用水力旋流技术进行油水分离，并将分离后的产出水回注油藏以保持地层压力。同时，在管状分离器出口端安装砂液喷射系统，用以去除水中的砂粒，防止注水系统受损及储层伤害，分离出的砂粒则随原油一并输送至地面进行处理。
海底输配电系统的高可靠性对于未来海底工厂的成功应用至关重要。安装水下生产工艺设备需要较大的电力支持，因此必须采用高压输配电方式。水下电力分配设备主要包括降压变压器、中压开关柜及变频器等，与水面设备不同，这些部件均需适应水下特殊环境，并满足快速连接及免维护的操作要求。海底输配电系统采用单一电源电缆供电，可同时承载多种电力负载，相比现有每个负载单独配备一根电缆的方式，大幅降低了成本。
（2）深水海底钻井系统。深水海底钻井系统是将高度集成化、模块化和自动化的钻井设备安装在海底泥线处，海面支持母船通过与海底钻机相连接的脐带缆进行动力输送和监视，遥控海底钻井系统进行作业。这种钻井系统安装在海底，不需要水面钻井平台，不需要刚性隔水管系统，仅有控制脐带缆和钻井液循环管线，因此它对环境的适应更为宽广。这种钻井系统自动化程度非常高，极大降低了工作人员工作强度，提高了钻井工作人员的安全性，且大幅降低作业成本。
由于全流程海底工厂对于水深的要求不敏感，且不受海面恶劣风浪环境的影响，其安全性高，适用范围广，将是深水和恶劣环境下油气田开发技术的重大突破，在未来极地冰区的海洋油气开发中也有广阔的应用前景，将成为北极等恶劣环境、深水卫星油田开发的有效手段。